JPH10314960A - 電子ビ−ム溶接方法 - Google Patents

電子ビ−ム溶接方法

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JPH10314960A
JPH10314960A JP13936297A JP13936297A JPH10314960A JP H10314960 A JPH10314960 A JP H10314960A JP 13936297 A JP13936297 A JP 13936297A JP 13936297 A JP13936297 A JP 13936297A JP H10314960 A JPH10314960 A JP H10314960A
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JP
Japan
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welding
pass
weld
electron beam
groove
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JP13936297A
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English (en)
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Risuke Nayama
理介 名山
Atsushi Imada
淳 今田
Masahiko Toyoda
真彦 豊田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 対象材料の母材板厚が増加した場合にも融合
不良等の欠陥を生じることなく、而も溶接金属の強度を
維持しつつ健全な溶接継手を得ることの出来る電子ビ−
ム溶接方法を提供する事。 【解決手段】 継手溶接部に複数の貫通溶接ビ−ドを形
成させ、1パス目の貫通溶接ビートは開先を含む位置に
施工され、最終パスにおける貫通溶接ビートはそれ以前
に形成され得た溶接ビ−ド内に含まれる位置に施工する
ことによって、最終パス以前の溶接ビートは最終パスの
溶接熱サイクルによる調質効果を受けて強度特に耐力が
母材と同等若しくはそれ以上に回復する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、橋梁、船舶、圧力
容器等、調質高張力鋼の溶接構造物に適用される電子ビ
−ム溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電子ビーム溶接は通常一パスで行なう。
しかしながら0.2%耐力レベルが80〜120Kg/
mm2クラスの調質高張力鋼の電子ビームを一パスで行
なうと、冷却速度が遅いため母材が溶けて再凝固した溶
接金属の0.2%耐力は母材の値より低くなり時として
母材の規格値を下回るケースがある。特に調質高張力鋼
の電子ビ−ム溶接においては、開先精度を考慮し溶接部
に目はずれ等の欠陥を生じさせない充分な接合を確保す
るための施工条件(以下標準条件と呼ぶ)で一パスの貫
通溶接を施工すると、溶接部においては鋼材の調質効果
が失われるとともに焼入れ効果に必要な冷却速度が得ら
れないために、溶接金属の強度特に耐力が母材の規格値
を下回る場合があった。このため、本出願人は特公平7
−85836号に示す電子ビーム溶接方法を提案してい
る。
【0003】図3はかかる公知技術に基づく電子ビーム
溶接方法を示し、その溶接方法を簡単に説明するに、先
ず一回目のパスは母材の板厚が貫通する[貫通電子ビー
ム溶接]にて貫通溶接金属3(溶接ビート)を施工す
る。次に[熱制御溶接1]に示すように二パス目は一パ
ス目の溶接金属が冷却凝固した後に母材板厚の1/2〜
3/4程度の溶込み深さになるように溶接を行ない、と
け込み溶接金属4(以下熱制御溶接ビートと呼ぶ)を施
工し、続いて[熱制御溶接2]に示すように二パス目の
溶接金属が冷却凝固した後に母材板厚の1/4〜1/2
程度の溶込み深さになるように3パス目の溶接を行な
い、最終のとけ込み溶接金属4’を施工する。かかる熱
制御溶接によれば熱制御溶接ビートの溶接熱サイクルを
利用した調質効果によって溶接金属の耐力を母材並に回
復させることが出来る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらかかる公
知技術(特願昭60−90422号)では、対象材料の
母材板厚が増加し熱制御溶接ビートの溶込み深さが大き
くなるほど、熱制御溶接ビート4、4’先端部に融合不
良等の欠陥を生じやすくなり、健全な溶接継手を得るこ
とが困難になりつつあった。これに対しては、部分溶け
込み溶接による欠陥の生じにくい下向き姿勢にて熱制御
溶接を施工する方法が考えられるが、かかる方法は貫通
溶接ビート3を水平姿勢あるいは立向き姿勢で施工後、
対象構造物を回転させる必要があり、装置上の制約、大
幅な工数増加などを勘案すると現実的ではない。
【0005】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、対
象材料の母材板厚が増加した場合にも融合不良等の欠陥
を生じることなく、而も溶接金属の強度を維持しつつ健
全な溶接継手を得ることの出来る電子ビ−ム溶接方法を
提供する事にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決する為に、電子ビ−ムの照射によって形成される溶接
部に複数の溶接ビ−ドを形成させる電子ビ−ム溶接方法
において、前記複数の溶接ビ−ドがいずれも貫通溶接ビ
−ドであり、1パス目の溶接ビートは開先を含む位置
に、最終パスにおける溶接ビートはそれ以前に形成され
た溶接ビ−ド内に含まれる位置に夫々施工されることを
特徴とする。又請求項2に記載の発明は、前記複数の溶
接ビ−ドが、一パス目、最終パス、及びその間の一又は
複数の途中パスの夫々の溶接施工により形成される少な
くとも三本以上の溶接ビートである電子ビ−ム溶接方法
において、1パス目の溶接ビートは開先を含む位置に、
途中パスにおける溶接ビートは開先及び前パスの溶接部
を含む位置に、最終パスにおける溶接ビートはそれ以前
に形成された溶接ビ−ド内に含まれる位置に夫々施工さ
れることを特徴とする。この場合請求項3に記載のよう
に、前記複数の貫通溶接ビートのうち、少なくとも最終
パスにおける溶接ビートは焼入れ効果を得るに必要な冷
却速度を確保できる溶接条件で施工するのがよい。
【0007】かかる発明によれば、継手溶接部に複数の
貫通溶接ビ−ドを形成させ、1パス目の貫通溶接ビート
は開先を含む位置に施工され、最終パスにおける貫通溶
接ビートはそれ以前に形成され得た溶接ビ−ド内に含ま
れる位置に施工することによって、最終パス以前の溶接
ビートは最終パスの溶接熱サイクルによる調質効果を受
けて強度特に耐力が母材と同等若しくはそれ以上に回復
する。従って複数の貫通溶接ビートのうち、少なくとも
最終パスの溶接ビートはそれ以前に形成され得た溶接ビ
−ド内に含まれる位置に施工されることにより焼入れ効
果を得るに必要な冷却速度を確保することができる。
【0008】又、請求項2に記載のように、途中パスに
おける溶接ビートにおいても開先及び前パスの溶接部を
含む位置に施工されているために後パスの溶接ビートに
より前パスの溶接部が順次調質されることとなる。更に
前記途中パス及び最終パスにおける溶接ビートは前記従
来技術と異なり、いずれも貫通溶接ビートである為に溶
接ビート先端部が常に貫通し、前パスの溶接部との間で
融合不良が生じる余地がない。又溶接部に複数の貫通溶
接ビ−ドを形成させることによって、開先精度を考慮し
溶接部に目はずれ等の欠陥を生じさせない充分な接合を
確保することができるとともに、前記したように貫通溶
接であるため前記従来技術のように部分溶込み溶接固有
の欠陥を生じることがなく、欠陥の発生が小さい溶接継
手が得られる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。表1に示す成分の調質高張力鋼を用い
て板厚40mmの厚板状の供試材を作成し、該供試材を
表2及び表3に示す溶接条件により電子ビ−ム溶接によ
り後記する継手溶接を行なった。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】
【表3】
【0013】(第1実施例)第1実施例の電子ビーム溶
接施工条件は表2に示すとおり、加速電圧150kV、
ビーム電流155mA、溶接速度500mm/min、
溶接姿勢は立て向き姿勢にて溶接を行なう。溶接施工手
順は図1に示すとおり、1パス目の[貫通電子ビーム溶
接1]を開先から母材1右方に1mm離れた位置に施工
し貫通溶接金属2を形成する。
【0014】次に前記1パスの溶接施工後、母材1の溶
接部(貫通溶接金属2)の温度が室温まで冷却後に2パ
ス目の[貫通電子ビーム溶接2]を開先から1パス目と
は反対側に開先から母材1左方に1mm離れた位置に施
工し貫通溶接金属2’を形成する。前記2パスの溶接施
工後同様に貫通溶接金属2’の温度が室温まで冷却後に
最終パスの[貫通電子ビーム溶接3]を開先に沿って施
工し貫通溶接金属2”を形成する。従って、各パスの溶
接施工は、先行パスの溶接施工後、鋼板溶接部の温度が
室温まで冷却後に実施され、又、各パスの溶接ビ−ド幅
を2.5〜3mmに設定した。
【0015】この結果、前記第1パスの溶接ビ−ド2中
心は開先5に対し図上右方に1mmずれているが、溶接
ビード幅を2.5〜3mmに設定しているために1パス
目の溶接ビート2は開先5を含む位置に施工されている
こととなる。又前記第2パスの溶接ビ−ド2’中心は開
先5に対し図上左方に1mmずれ、従って第1及び第2
パスの溶接ビート2、2’中心は2mm離隔している
が、溶接ビード幅を2.5〜3mmに設定されている為
に、第2パスにおける溶接ビート2’は開先5及び第1
パスの溶接部2を含む位置に形成される事となる。
【0016】第1及び第2パスの溶接ビート2、2’の
複合幅は開先5より対称に4.5〜5mmとなり、最終
パスにおける溶接ビート幅は2.5〜3mmである為に
最終パスにおける溶接ビート2”は第1及び第2パスの
溶接ビート2、2’の複合幅内に施工されることにな
る。かかる、第1実施例の溶接金属引張試験結果を下記
「表5」に示す。尚試験片は、直径がφ3mm、長さ1
2mmの円棒体を用いて行なった。
【0017】
【表5】
【0018】表5に示すとおり、本実施例の溶接金属の
耐力は母材の要求値を満足していることが理解できる。
この理由は、3パス目の溶接金属2”は、1パス目及び
2パス目の溶接金属2、2’に対する調質効果を有する
とともに、溶接入熱が小さく冷却速度が大きいために溶
接金属の耐力を母材並とすることが可能となっている。
また、表2の条件で1パスの貫通溶接のみを実施する場
合、ビ−ド幅が小さいために目はずれの発生する可能性
があるが、左右に僅かに位置をずらした3パスの溶接施
工によって幅広いビートが形成出来、目はずれ等の欠陥
を発生しない充分な接合を確保することが出来る。
【0019】(第2実施例)第2実施例の電子ビーム溶
接施工条件は1パス目の溶接は表3に示すとおり、加速
電圧150kV、ビーム電流200mA、溶接速度40
0mm/min、溶接姿勢は立て向き姿勢にて溶接を行
ない、ビ−ド幅は4〜4.5mmとなっている。2及び
3パス目の溶接は前記実施例と同様な表2に示すとおり
で溶接ビート幅は2.5〜3mmである。溶接施工手順
は図2に示すとおり、1パス目の[貫通電子ビーム溶接
1]を表3に示す溶接条件で開先5上に施工し貫通溶接
金属3を形成する。2パスの[貫通電子ビーム溶接2]
は表2に示す条件で、前記1パスの溶接施工後、母材1
溶接部の温度が室温まで冷却後に1パス目の溶接金属3
の中央に実施され、貫通溶接金属2を形成する。
【0020】かかる実施例によれば1パス目の溶接ビ−
ド中心は開先5上で且つ溶接ビード幅を4〜4.5mm
に設定しているために1パス目の溶接ビートは開先5を
含む位置に施工されていることとなる。又前記第2パス
の溶接ビ−ド2はその開先5上で且つビート幅を2.5
〜3mmに設定している為に、第2パスにおける溶接ビ
ート2は第1パスの溶接金属3の溶接幅内に施工される
ことになる。かかる、第2実施例の溶接金属引張試験結
果を下記「表6」に示す。
【0021】
【表6】
【0022】第2実施例においては、表3に示す条件で
1パス溶接施工後、表2の条件で2パス溶接施工するこ
とにより、2パス目の溶接熱サイクルで1パス目の溶接
金属が調質効果を受けるとともに2パス目の溶接入熱が
小さくなる冷却温度が大きいために2パス目の溶接金属
は焼入れ効果を受け、全体として溶接金属の耐力が母材
と同等となる。また、1パス目を表3に示す条件で施工
することにより、幅広のビートが形成できるために、目
はずれ等の欠陥が発生しない充分な接合を確保すること
ができる。又前記いずれの実施例においても、貫通溶接
のみの施工であり、部分溶込み溶接固有の欠陥を生じる
ことがなく、また、溶接施工中の溶接姿勢の変更の必要
がない。
【0023】(比較例)表3に示す条件で1パスのみの
溶接ビート3による溶接施工をすることによって形成さ
れる溶接ビ−ド幅は4〜4.5mmであり、目はずれ等
の欠陥を発生しない充分な接合を確保することができる
が、この状態での溶接金属引張試験結果は(表4)に示
すとおり、耐力の要求値を大きく下回っている。
【0024】
【表4】
【0025】
【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、対象
材料の母材板厚が増加した場合にも融合不良等の欠陥を
生じることなく、而も溶接金属の強度を維持しつつ健全
な溶接継手を得ることの出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る電子ビ−ム溶接過程
を示す作用図である。
【図2】本発明の第2実施例に係る電子ビ−ム溶接過程
を示す作用図である。
【図3】従来技術にかかる電子ビ−ム溶接過程を示す作
用図である。
【符号の説明】
1 母材 2、3 溶接金属 4 溶接金属 5 開先

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子ビ−ムの照射によって形成される溶
    接部に複数の溶接ビ−ドを形成させる電子ビ−ム溶接方
    法において、 前記複数の溶接ビ−ドがいずれも貫通溶接ビ−ドであ
    り、1パス目の溶接ビートは開先を含む位置に、最終パ
    スにおける溶接ビートはそれ以前に形成された溶接ビ−
    ド内に含まれる位置に夫々施工されることを特徴とする
    電子ビ−ム溶接方法。
  2. 【請求項2】 前記複数の溶接ビ−ドが、一パス目、最
    終パス、及びその間の一又は複数の途中パスの夫々の溶
    接施工により形成される少なくとも三本以上の溶接ビー
    トである請求項1記載の電子ビ−ム溶接方法において、 1パス目の溶接ビートは開先を含む位置に、途中パスに
    おける溶接ビートは開先及び前パスの溶接部を含む位置
    に、最終パスにおける溶接ビートはそれ以前に形成され
    た溶接ビ−ド内に含まれる位置に夫々施工されることを
    特徴とする電子ビ−ム溶接方法。
  3. 【請求項3】 前記複数の貫通溶接ビートのうち、少な
    くとも最終パスにおける溶接ビートは焼入れ効果を得る
    に必要な冷却速度を確保できる溶接条件で施工すること
    を特徴とする電子ビ−ム溶接方法。
JP13936297A 1997-05-14 1997-05-14 電子ビ−ム溶接方法 Withdrawn JPH10314960A (ja)

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